最近看到了了一个简单的4~20mA的PT100环路变送器的电路板，据说这种电路板大概15元，买了装在赫斯曼接头里就可以做产品出，我也是第一次听说赫斯曼接头的学名，算是对应上了，也顺带贴个赫斯曼接头的图：
然后本期分享的电路PCBA的图如下所示，正面Top，可以看到一个基准源，LDO，运放，三极管，还有一个被磨掉丝印的单片机，左边的两个接口是环路电源输入，右边三个焊接点是焊接三线PT100的连接线（三线制）：
那么我们就开始看一下电路图吧，接口输入部分大致如下，主要是由一颗LDO组成的一个恒流源将输入电压降下来（可以理解为LDO类似放大区的三极管，或者把它理解成一个滑动变阻器也可以，吃掉多余的电压，配合2.5V基准源将电压钳位至2.5V），然后这个2.5V的基准电压用来给单片机以及后级的运放和惠斯通电桥供电。
根据刚才的原理图，大致的恒流值就是3.3/845≈3.9mA。
这个也就是保证后级所有的电流加起来（单片机以及惠斯通电桥）的电流加起来就只有3.9mA，这个很重要，因为这个是一个4~20mA的PT100环路变送器，要保证这个电流不超过4mA，不然就会影响正常的环路电流数据输出。
值得一提的是，这个LDO的上面由于吃掉很多电压，是会有一些功耗在上面的，假如输入电压是24V，那么在这个LDO上的功耗大概是：
（24-2.5-3.3）*0.0039≈0.071W
然后是这个PT100的惠斯通电桥部分，这部分是这样处理的，这个也是常规的三线制PT100是用法。ADC_P和ADC_N输出给单片机的ADC做采集。
不过可以看到，这个R3和R1还是蛮大的，激励电流很小，大概就2.5/15k≈167uA。我个人认为这个激励电流可以加大一些，可以将R3和R1调小一些，只要不超过PT100的电流限值，不会让其自热影响误差即可。下图是某PT100手册中的激励电流的截图：
然后这个惠斯通电桥的接线图大致如下所示，下图中R17，R19，R18与外置的PT100组成一个电桥，ADC只需要采集电桥输出的电压即可计算相应的PT100的电阻阻值，进而推算出温度，在假定Rwire1等于Rwire2的情况下，可以抵消线阻带来的PT100采集误差（当然并不能完全平衡掉，毕竟PT100的阻值会变化，只会补偿掉大部分。）Vp和Vn的计算公式大致如下：
ADC_P=Vrp+Vrwire1+Vrwire3
ADC_N=Vr2+Vrwire2+Vrwire3
因为最后单片机是采集的是ADC_P-ADC_N的压差，那么假如Rwire1和Rwire2的线阻相等，那么也就可以自然的抵消掉线阻带来的电阻误差。
然后就是最后一张的恒流源电路图，这个也是一个很常规的sink类型的电流源，相信关注我的朋友已经见过很多次了，单片机（2.5V供电）输出的PWM经过二阶的RC滤波之后得到一个DAC的电压，电压值就是2.5V*D（D为PWM的占空比），那么Vp就是2.5*D，由于运放存在负反馈，所以Vn=Vp也就等于2.5*D，所以就可以得到这个恒流源最终恒流值为2.5*D/100。
然后我们知道刚才LDO那边恒流值是3.9mA，假如此时PT100的量程为-40~40℃，环境温度为0℃，也就是需要环路输出电流为半量程也就是12mA，那么我们只需要让单片机控制这个恒流源输出额外的电流即可，就是：
12-3.9=8.1mA即可
为了方便理解，我画一下示意图，即有两个电流路径，如下：
好的，那么本期的分享也就到此结束啦~ 周五周五，敲锣打鼓！！
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